DE102012210949A1

DE102012210949A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012210949A1
Application number: DE201210210949
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert; Michael Schneider; Edgar Hummel; Volker Waurich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-31

Abstract

Eine Kupplungsvorrichtung mit zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement zeitweise klemmbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke einen Federabschnitt aufweist, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung vorgespannt ist, und einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt angeordneten Eingriffsabschnitt, zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel aufweist, einer einen ersten Vorspannabschnitt aufweisenden Vorspannfeder, wobei der erste Vorspannabschnitt mit dem Federabschnitt zur Vorspannung in axialer Richtung zumindest teilweise in Anlage bringbar ist. Erfindungsgemäß ist der Eingriffsabschnitt mit einer zusätzlichen im Wesentlichen senkrecht zu dem Eingriffsabschnitt wirkenden Verstärkungskraft beaufschlagbar. Dadurch wird die Robustheit gegen ungewolltes dynamisches Nachstellen erhöht, da die Antriebsklinke der Bewegung des Antriebsritzels in axialer Richtung folgen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2009 035 225 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Die Kupplungsvorrichtung weist eine im eingerückten Zustand reibschlüssige Drehmomentübertragungseinrichtung auf, die durch Betätigung einer Tellerfeder in axialer Richtung ausrückbar ist. Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung eine Verschleißnachstelleinrichtung mit einem drehbaren und durch die Tellerfeder zeitweise klemmbaren Verstellring auf. Die Verschleißnachstelleinrichtung besitzt ferner einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall. Die Antriebsklinke weist einen Federabschnitt auf, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung vorgespannt ist. Wenn sich im ausgerückten Zustand der Drehmomentübertragungseinrichtung der Verstellring durch Axialschwingungen, beispielsweise durch Motorschwingungen, von der Tellerfeder abhebt, ist der Verstellring nicht mehr geklemmt. Dadurch verringert sich die notwendige Kraft zur Drehung des Spindeltriebs, so dass die Möglichkeit besteht, dass durch die Vorspannung der Antriebsklinke eine ungewollte Verschleißnachstellung erfolgt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung mit einer Verschleißnachstelleinrichtung anzugeben, bei der eine ungewollte Verschleißnachstellung aufgrund von Axialschwingungen verhindert werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Riemenscheibenanordnungen mit den Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit zumindest einer in axialer Richtung durch ein Hebelelement ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung, die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement zeitweise klemmbaren Verstellring, zumindest einen auf den Verstellring wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb mit einem Antriebsritzel sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel in Eingriff bringbare Antriebsklinke zur Drehung des Spindeltriebs im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke einen Federabschnitt aufweist, durch den die Antriebsklinke in axialer Richtung vorgespannt ist, und einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt angeordneten Eingriffsabschnitt, zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel aufweist, einer einen ersten Vorspannabschnitt aufweisenden Vorspannfeder, wobei der erste Vorspannabschnitt mit dem Federabschnitt zur Vorspannung in axialer Richtung zumindest teilweise in Anlage bringbar ist. Erfindungsgemäß ist der Eingriffsabschnitt mit einer zusätzlichen im Wesentlichen senkrecht zu dem Eingriffsabschnitt wirkenden Verstärkungskraft beaufschlagbar.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann zumindest eine Anpressplatte, zumindest eine Gegendruckplatte und zumindest eine in axialer Richtung zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte angeordnete Kupplungsscheibe aufweisen. Die Anpressplatte kann drehfest in einem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung angeordnet sein und bezüglich der Gegendruckplatte in axialer Richtung begrenzt verlagerbar sein, während die Gegendruckplatte gehäusefest angeordnet ist. Wenn die Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und der Gegendruckplatte verspannt ist, erfolgt eine reibschlüssige Übertragung des Drehmoments von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise vom Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, über die Anpressplatte und die Gegendruckplatte auf die Kupplungsscheibe, und von der Kupplungsscheibe auf die Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise auf die Eingangswelle eines Getriebes. Durch eine auf das Hebelelement wirkende Aktoreinrichtung kann die Drehmomentübertragungseinrichtung eingerückt bzw. ausgerückt werden. Bei dem Hebelelement kann es sich um eine Tellerfeder, wie sie üblicherweise bei normal-eingerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, oder um eine Hebelfeder, wie sie üblicherweise bei normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtungen zum Einsatz kommt, handeln. Bei eine Kupplungsvorrichtung, die als normal-eingerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet ist, überwiegt die Kraft der einrückenden Tellerfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, im betätigungsfreien Zustand die Kraft von ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken. Bei der Betätigung wird die Tellerfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung ausgerückt wird. Andererseits kann die Kupplungsvorrichtung aber auch als normal-ausgerückte Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein, das heißt als Kupplung, bei der die Kraft der ausrückenden Blattfedern, die auf die Anpressplatte wirken, im betätigungsfreien Zustand die Kraft der Hebelfeder, die auf die Anpressplatte wirkt, überwiegt. Bei der Betätigung wird die Hebelfeder durch die Aktoreinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kupplung eingerückt wird. Die Kupplungsvorrichtung kann gleichermaßen als gedrückte Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine drückende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, oder als gezogene Kupplungsvorrichtung, das heißt als Kupplungsvorrichtung, bei der die Aktoreinrichtung eine ziehende Kraft auf die Tellerfeder bzw. die Hebelfeder ausübt, ausgebildet sein. Ferner kann die Kupplungsvorrichtung einerseits als Trockenkupplung und andererseits als Nasskupplung ausgebildet sein.
Die Verschleißnachstelleinrichtung kann beispielsweise in Form einer wegbasierten Verschleißnachstelleinrichtung ausgebildet sein. Die Antriebsklinke kann beispielsweise als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei der Antriebsklinke um ein Bauteil, dessen Material bei den in einer Verschleißnachstelleinrichtung üblicherweise auftretenden Kräften und Wegstrecken in seinem elastischen Bereich verformt wird. Die Antriebsklinke ist beispielsweise als Blechbauteil ausgebildet und kann insbesondere in einem kombinierten oder aufeinander folgenden Stanz- und Umformverfahren hergestellt. Weiterhin kann die Antriebsklinke einen Federabschnitt aufweisen, wobei der Federabschnitt zumindest einen Bereich verringerter Federhärte aufweist, beispielsweise durch eine Aussparung zur Verringerung der Federhärte. Alternativ oder zusätzlich kann der Federabschnitt der Antriebsklinke zumindest eine Durchbrechung zur Verringerung der Federhärte aufweisen. Neben der Verringerung der Federhärte ist es hierdurch möglich, Material bei der Herstellung der Antriebsklinke einzusparen. Der Federabschnitt der Antriebsklinke kann sich im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung erstrecken, beispielsweise parallel zu einem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung, an welchem der Federabschnitt der Antriebsklinke angeordnet sein kann. „Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Haupterstreckungsrichtung des Federabschnitts der Antriebsklinke in radialer Richtung liegt, wobei der Federabschnitt jedoch auch leicht in axialer Richtung geneigt und/oder vorgespannt sein kann. Zur Verstärkung der axialen Vorspannung der Antriebsklinke, weist die Verschleißnachstelleinrichtung mindestens eine Vorspannfeder auf, die mit dem Federabschnitt der Antriebsklinke zur Vorspannung in axialer Richtung mindestens teilweise in Anlage bringbar ist. Die Vorspannfeder kann als Blechbauteil ausgebildet sein und sich erstrecken im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung erstrecken. Die Vorspannfeder und die Antriebsklinke sind als separate Bauteile ausgebildet.
Die Vorspannfeder kann sich insbesondere in radialer Richtung ununterbrochen in Anlage mit dem Federabschnitt der Antriebsklinke befindet, wobei diese Anlage zeitweise unterbrochen sein kann, insbesondere wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung ausgerückt ist. Der Federabschnitt der Antriebsklinke ist beispielsweise an einem Gehäuse oder Gehäusebauteil der Kupplungsvorrichtung, insbesondere an einem Gehäusedeckel, befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorspannfeder an einem Gehäusebauteil der Kupplungsvorrichtung, insbesondere an einem Gehäusedeckel, befestigt sein. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Federabschnitt der Antriebsklinke und die Vorspannfeder durch eine gemeinsame Befestigungseinrichtung, beispielsweise eine Bolzen, mit dem Gehäusedeckel verbunden sind. Der Bolzen kann beispielsweise als Stufenbolzen ausgebildet sein, um beispielsweise auf der anderen Seite des Gehäusedeckel das Hebelelement am Gehäusedeckel mittelbar oder unmittelbar abzustützen. Der Bolzen kann auch als Niet oder auch als Schraube ausgebildet sein.
Die Antriebsklinke weist einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt angeordneten Eingriffsabschnitt zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel auf, wobei die Antriebsklinke mehrere Eingriffsabschnitte aufweisen kann, welche beispielsweise abgestuft, das heißt unterschiedliche Längen in axialer Richtung der Kupplungsvorrichtung aufweisend, ausgebildet sein können, wodurch es möglich ist, Nachstellschritte durchzuführen, die kleiner als eine Teilung der Zahnstruktur des Antriebsritzels sind. Durch die verringerte Härte, die einen Verlust an Steifigkeit bedeutet, kann die Antriebsklinke unter Umständen nicht mehr genügend Kraft aufbringen um den Eingriffsabschnitt in einen Zahngrund der Verzahnung des Antriebsritzels zu drücken. Der Eingriffsabschnitt rutscht über die Verzahnung. Insbesondere an dem Verschleißbereichsanfang und dem Verschleißbereichsende, bei geringem Kupplungsverschleiß und annähernd vollständigem Kupplungsverschleiß, befindet sich der Teil des Eingriffsabschnittes der in die Verzahnung des Antriebsritzels eingreift, unterhalb oder oberhalb der Drehachse des Antriebsritzels. Da sich so der Abstand, insbesondere in axialer Richtung, zum Antriebsritzel vergrößert, kann die Antriebsklinke, insbesondere der Eingriffsbereich, an Vorspannung verlieren.
Der Eingriffsabschnittes kann mit einer zusätzlichen im Wesentlichen senkrecht zum Eingriffsabschnitt wirkenden Verstärkungskraft beaufschlagt werden. Die Verstärkungskraft kann dabei zusätzlich zu einer der Antriebsklinke, insbesondere dem Eingriffsabschnitt, eigenen im Wesentlichen in radialer Richtung zu dem Antriebsritzel hin wirkenden Kraft wirken. Die Verstärkungskraft kann dabei im Wesentlichen in radialer Richtung, beispielsweise parallel zur Anpressplatte, wirken. Durch die Verstärkungskraft kann die Anpressung des Eingriffsabschnittes an das Antriebsritzel, insbesondere an die Verzahnung, verstärkt werden, wodurch eine Vergrößern der radialen Kraft, welche von der Antriebsklinke auf das Ritzel wirkt, ermöglicht werden kann. Bei einer Einleitung der Verstärkungskraft in der Eingriffsabschnitt in axialer Richtung beabstandet zu der Kontaktstelle zwischen Eingriffsabschnitt und Antriebsritzel, wirkt der Eingriffsabschnitt wie ein Hebelarm, wobei die Größe der auf das Antriebsritzel übertragenen Kraft, insbesondere der Anteil der Verstärkungskraft, in Abhängigkeit der Einleitungsstelle der Verstärkungskraft in den Eingriffsabschnitt einstellbar ist, wobei die radiale Kraft der Antriebsklinke auf das Antriebsritzel erhöht werden kann. Bei einem Auslenken des Eingriffsabschnittes, wird die Antriebsklinke noch stärker gegen das Antriebsritzel gepresst. Dadurch kann die Antriebsklinke an der Verzahnung des Antriebsritzels gehalten werden. Zudem kann die Antriebsklinke, sowohl in einer Position unterhalb und/oder oberhalb der Drehachse des Ritzels, unter Einwirkung axialer Schwingungen dem Antriebsritzel besser folgen. Im Fall axialer Schwingungen der Anpressplatte wird die Antriebsklinke vom Antriebsritzel mitgezogen, wodurch ein ungewolltes Verstellen vermieden werden kann. Dadurch wird die Robustheit gegen ungewolltes dynamisches Nachstellen erhöht, da die Antriebsklinke der Bewegung des Antriebsritzels in axialer Richtung folgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist die Vorspannfeder einen zweiten Vorspannabschnitt auf, wobei sich der zweite Vorspannabschnitt zumindest teilweise entlang des Eingriffsabschnitts erstreckt, und mit dem Eingriffsabschnitt in Anlage bringbar ist. Der zweite Vorspannabschnitt kann radial innen endseitig an den ersten Vorspannabschnitt anschließen und sich im Wesentlichen in axialer Richtung, in Richtung der Anpressplatte, erstrecken. Dadurch kann der zweite Vorspannabschnitt zumindest teilweise benachbart zu dem Eingriffsabschnitt angeordnet werden. Der zweite Vorspannabschnitt kann bündig an dem Eingriffsabschnitt anliegen, wodurch eine im Wesentlichen senkrecht zu dem Eingriffsabschnitt wirkende Verstärkungskraft auf den Eingriffsabschnitt übertragbar ist, wodurch die Vorspannung des Eingriffsabschnittes, insbesondere in radialer Richtung, erhöht werden kann.
Vorzugsweise kontaktiert der zweite Vorspannabschnitt den Eingriffsabschnitt zumindest teilweise, insbesondere punktförmig und/oder linienförmig. Durch eine punktförmig und/oder linienförmig ausgebildete Kontaktstelle zwischen dem zweiten Vorspannabschnitt und dem Eingriffsabschnitt ist die von dem Eingriffsabschnitt auf das Antriebsritzel wirkende Kraft, insbesondere der Anteil der Verstärkungskraft, einstellbar.
Besonders bevorzugt ist ein anpressplattenseitig angeordnetes Klinkenspannelement vorgesehen, wobei sich das Klinkenspannelement zumindest teilweise entlang des Eingriffsabschnitts erstreckt, und mit dem Eingriffsabschnitt in Anlage bringbar ist. Das Klinkenspannelement kann beispielsweise an der Anpressplatte angeordnet und/oder mit dieser verbunden sein und den Eingriffsabschnitt, beispielsweise flächig, kontaktieren. Dadurch kann eine Verstärkungskraft auf den Eingriffsabschnitt übertragen werden, wodurch die Anpresskraft der Antriebsklinke an das Antriebsritzel erhöht werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform kontaktiert das Klinkenspannelement den Eingriffsabschnitt zumindest teilweise, insbesondere punktförmig und/oder linienförmig. Durch eine punktförmig und/oder linienförmig ausgebildete Kontaktstelle zwischen dem Klinkenspannelement und dem Eingriffsabschnitt ist die von dem Eingriffsabschnitt auf das Antriebsritzel wirkende Kraft, insbesondere der Anteil der Verstärkungskraft, einstellbar.
Besonders bevorzugt weist die Verschleißnachstelleinrichtung zumindest eine Sperrklinke zur Erzeugung der Hemmkraft und zur Sperrung gegen eine Rückdrehung des Spindeltriebs auf. Die Sperrklinke kann im Wesentlichen parallel zum Federabschnitt der Antriebsklinke angeordnet sein und/oder sich im Wesentlichen in radialer Richtung der Kupplungsvorrichtung erstrecken. „Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Haupterstreckungsrichtung der Sperrklinke in radialer Richtung liegt, wobei die Sperrklinke jedoch auch leicht in axialer Richtung geneigt sein kann. Die Sperrklinke kann mit der Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere einer Anpressplatte der Drehmomentübertragungseinrichtung, verbunden sein. Ebenfalls mit der Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere einer Anpressplatte der Drehmomentübertragungseinrichtung, können einen oder mehrere Spindelhalter verbunden sein, durch welche der Spindeltrieb drehbar gelagert ist. Zusätzlich zu der Sperrklinke können weitere die Drehung und/oder die Rückdrehung des Spindeltriebs hemmende Kräfte, beispielsweise Reibkräfte zwischen dem Spindelhalter und einer Spindelachse des Spindeltriebs, Reibkräfte zwischen der Spindel des Spindeltriebs und einer Spindelmutter oder Reibkräfte auf Seiten des Verstellrings, vorgesehen sein. Auch eine Verschmutzung und ein Verschleiß des Spindeltriebs über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung ist hinsichtlich der Auslegung der Vorspannkraft zu berücksichtigen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform sind das Klinkenspannelement und die mindestens eine Sperrklinke einstückig ausgebildet. Das Klinkenspannelement und die Sperrklinke können beide anpressplattenseitig angeordnet sein, wobei das Klinkenspannelement und die Sperrkline über ein gemeinsames Bodenstück verbunden sein können, wobei das Bodenstück beispielsweise an der Anpressplatte angeordnet und/oder befestigt sein kann. Durch die einstückige Ausgestaltung können die Herstellungskosten und der Montageaufwand gesenkt werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsvorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung kann die Robustheit der Verschleißnachstelleinrichtung gegen ungewolltes dynamisches Nachstellen erhöht werden, da die Antriebsklinke der Bewegung des Antriebsritzels in axialer Richtung folgen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Es zeigen:
1: eine schematische seitliche Schnittansicht der ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung mit einer Verschleißnachstelleinrichtung;
2: die Kupplungsvorrichtung aus 1 mit einer schematischen Darstellung einer auf eine Antriebsklinke wirkenden Verstärkungskraft;
3: ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung mit einem Klinkenspannelement;
4: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung mit einstückig ausgebildetem Sperrelement und Klinkenspannelement.
Die in 1 dargestellte Kupplungsvorrichtung 10 weist zumindest eine Drehmomentübertragungseinrichtung 12 auf. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 weist zumindest eine Anpressplatte 14, zumindest eine Gegendruckplatte (nicht dargestellt) und zumindest eine in axialer Richtung A zwischen der Anpressplatte 14 und der Gegendruckplatte angeordnete Kupplungsscheibe (nicht dargestellt) auf. Die Anpressplatte 14 ist einem Gehäuse 16 drehfest gelagert und in axialer Richtung A der Kupplungsvorrichtung 10 begrenzt verlagerbar. Insbesondere ist die Anpressplatte 14 mittels mehrerer (nicht dargestellter) Blattfedern drehfest im Gehäuse 16 befestigt und von der Gegendruckplatte weg vorgespannt. Darüber hinaus weist die Kupplungsvorrichtung 10 ein Hebelelement 18 auf, das gehäuseseitig abgestützt ist und durch eine Aktoreinrichtung betätigbar ist. Das Hebelelement 18 kann als Tellerfeder ausgebildet sein. Über einen Verstellring 20, der einer Verschleißnachstelleinrichtung 22, vorzugsweise einer wegbasierten Verschleißnachstelleinrichtung, zuzuordnen ist, wirkt das Hebelelement 18 mittelbar auf die Anpressplatte 14.
Bei einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 10 überwiegt die wirksame Kraft des als Tellerfeder ausgebildeten Hebelelements 18 die Gegenkraft der Blattfedern, während bei einer normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtung 10 die Gegenkraft der Blattfedern die wirksame Kraft des als Hebelfeder ausgebildeten Hebelelements 18 überwiegt. Dementsprechend führt eine Betätigung der Tellerfeder einer normal-eingerückten Kupplungsvorrichtung 10 durch eine Aktoreinrichtung zum Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 10, das heißt zum Abhub der Anpressplatte 14 und zur Entfernung der Anpressplatte 14 von der Gegendruckplatte, während eine Betätigung der Hebelfeder durch eine Aktoreinrichtung bei einer normal-ausgerückten Kupplungsvorrichtung 10 zum Einrücken der Kupplungsvorrichtung 10 führt. Bei eingerückter Kupplung wird ein Drehmoment von der Eingangsseite der Kupplungsvorrichtung 10, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs oder von einem durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Zweimassenschwungrad über das Gehäuse und sowohl die Gegendruckplatte als auch die Anpressplatte 14 reibschlüssig auf eine Kupplungsscheibe übertragen. Von der Kupplungsscheibe, die reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte 14 geklemmt ist, wird das Drehmoment zur Ausgangsseite der Kupplungsvorrichtung 10 übertragen, beispielsweise zu einer Eingangswelle eines Getriebes. Da aufgrund des Reibschlusses sowohl die Reibflächen der Gegendruckplatte und der Anpressplatte 14 als auch die Reibbeläge der Kupplungsscheibe einem Verschleiß unterworfen sind, muss über die Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung 10 die Anpressplatte 14 immer näher an die Gegendruckplatte heran bewegt werden, um die Abnahme der Stärke der Reibflächen und der Dicke der Reibbeläge in axialer Richtung A zu kompensieren und den Reibschluss herstellen bzw. die Kupplungsvorrichtung 10, genauer gesagt die Drehmomentübertragungseinrichtung 12 der Kupplungsvorrichtung 10, einrücken zu können. Hierzu ist in der Kupplungsvorrichtung 10 die Verschleißnachstelleinrichtung 22 vorgesehen und vorzugsweise als wegbasierte Verschleißnachstelleinrichtung ausgebildet.
Die Verschleißnachstelleinrichtung 22 weist zumindest eine Antriebsklinke 24 auf, wobei die Antriebsklinke 24 einen oder mehrere Eingriffsabschnitte 26 aufweisen, die sich im Wesentlichen in axialer Richtung A in Richtung eines Spindeltriebs 28 der Verschleißnachstelleinrichtung 22, genauer gesagt in Richtung eines Antriebsritzels 30 des Spindeltriebs 28, erstrecken. Der Eingriffsabschnitt 26 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu einem Federabschnitt 32 der Antriebsklinke 24 angeordnet. Federabschnitt 32 und Eingriffsabschnitt 26 bilden zusammen die Antriebsklinke 24, die vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Stanzteil, ausgebildet sein kann. Die Antriebsklinke 24 ist insbesondere in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung R der Kupplungsvorrichtung 10 gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt. Vorzugsweise ist die Antriebsklinke 24 mit dem Gehäuse 16, insbesondere mit einem Gehäusedeckel, verbunden und in axialer Richtung A elastisch gegen das Gehäuse 16 vorgespannt.
Das Antriebsritzel 30 ist drehfest auf dem Spindeltrieb 28, insbesondere auf einer Achse des Spindeltriebs 28 angeordnet. Hierbei kann der Spindeltrieb 28 als einteiliges Bauteil ausgebildet sein, das heißt, dass das Antriebsritzel 30 in den Spindeltrieb 28 integriert ist. Jedoch kann das Antriebsritzel 30 auch als separates Bauteil ausgebildet sein, das beispielsweise auf die Achse des Spindeltriebs 28 drehfest aufgepresst ist. Der gesamte Spindeltrieb 28 ist durch zumindest einen Spindelhalter 34 drehbar auf Seiten der Anpressplatte 14 gelagert, wobei der Spindelhalter 34 beispielsweise mit einer der Kupplungsscheibe abgewandten Seite der Anpressplatte 14 verbunden, insbesondere verschraubt oder vernietet, ist. Beispielsweise ist der Spindeltrieb 28 an seinen beiden distalen Enden jeweils durch einen Spindelhalter 34 drehbar gelagert. Das Antriebsritzel 30 ist auf seiner Mantelfläche mit einer Zahnstruktur, einer Verzahnung, versehen, die eine bestimmte Teilung aufweist. Ein freies Ende des Eingriffsabschnitts 26 der Antriebsklinke 24 ist ausgebildet, im Wesentlichen formschlüssig in die Verzahnung des Antriebsritzels 30 eingreifen zu können. Gleiches gilt, wenn die Antriebsklinke 24 mehrere Eingriffsabschnitte 26 mit freien Enden aufweist. Um den Eingriff am Antriebsritzel 30 zu verbessern, weist das freie Ende beispielsweise einen oder mehrere Bereiche auf, die in radialer Richtung R zum Antriebsritzel 30 vorspringen. Alternativ oder zusätzlich kann der Eingriffsabschnitt 26 in radialer Richtung R gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt sein.
Die Vorspannung der Antriebsklinke 30 kann in axialer Richtung A und in radialer Richtung R durch eine zusätzliche Vorspannfeder 36 verstärkt werden. Die Vorspannfeder 36 weist einen ersten Vorspannabschnitt 38 und einen zweiten Vorspannabschnitt 40 auf, wobei der erste Vorspannabschnitt 38 im Wesentlichen radial angeordnet ist und der zweite Vorspannabschnitt 40 im Wesentlichen in axialer Richtung angeordnet ist. Die Vorspannfeder 36, insbesondere mit dem ersten Vorspannabschnitt 38, ist mit der Antriebsklinke 24, insbesondere mit dem Federabschnitt 32, teilweise in Anlage bringbar. Der zweite Vorspannabschnitt 40 ist im Wesentlichen in axialer Richtung A angeordnet, und zumindest teilweise parallel und beabstandet zu dem Eingriffsabschnitt 26 angeordnet. Mit einem freien Ende kontaktiert der zweite Vorspannabschnitt 40 den Eingriffsabschnitt 26, wodurch aufgrund der Vorspannung des zweiten Vorspannabschnittes 40 eine Verstärkungskraft F_V auf den Eingriffsabschnitt 26 aufbringbar ist.
Die Verstärkungskraft F_V wirkt dabei im Wesentlichen senkrecht und/oder in radialer Richtung auf den Eingriffsabschnitt 26, wodurch die Anpresskraft der Antriebsklinke 24 auf das Antriebsritzel 30 erhöht werden kann. Die Verstärkungskraft F_V (2), welche von dem zweiten Vorspannabschnitt 40 auf den Eingriffsabschnitt 26 einwirkt, weist eine senkrechte Komponente auf, welche in Form einer Normalkraft F_N1 auf den Eingriffsabschnitt 26 wirkt, welche bei einer relativen Bewegung beispielsweise in eine Betätigungsrichtung 42, eine Reibungskraft F_R1 bewirkt. Durch die Verstärkungskraft F_V kann die von dem Eingriffsabschnitt 26 auf das Antriebsritzel 30 wirkende Kraft verstärkt werden. An der Kontaktstelle zwischen dem Eingriffsabschnitt 26 und dem Antriebsritzel 30 wirkt eine Normalkraft F_N2 mit einer entsprechenden Reibkraft F_R2. Die Normalkräfte F_N1,2 und die Reibungskräfte F_R1,2 weisen jeweils Kraftkomponenten in axiale Richtung A und die radiale Richtung R auf. Die Kraftkomponenten in axialer Richtung A am Antriebsritzel 30 F₁ und am zweiten Vorspannabschnitt 40 F₂können in einem Gleichgewicht sein, wodurch eine Drehbewegung des Antriebsritzels 30 aufgrund der Relativbewegung vermieden werden kann. Dadurch kann im Fall axialer Schwingungen der Anpressplatte 14 die Anpressklinke 24 vom Anpressritzel 30 mitgezogen werden, wodurch die Robustheit gegen ungewolltes dynamisches Nachstellen erhöht werden kann, da die Antriebsklinke 24 der Bewegung des Antriebsritzels 30 in axialer Richtung A folgen kann.
Die Einleitung der Verstärkungskraft F_V über den zweiten Vorspannabschnitt 40 erzielt eine hebelarmartige Wirkung, wodurch auf die Antriebsklinke 24 an der Kontaktstelle zum zweiten Vorspannabschnitt 40 eine größere Kraft wirkt als am Antriebsritzel 30. An beiden Stellen entstehen Reibkräfte F_R1,2. Würde die Antriebsklinke 30 durch den zweiten Vorspannabschnitt 40 mitgezogen, wäre die Funktion der Antriebsklinke 24 nicht mehr gegeben. Durch den Zahnflankenwinkel ist die Kraftkomponente in axialer Richtung A der Reibkräfte F_R1,2 und Normalkräfte F_N1,2 aber mindestens genauso groß, wie die Kräfte am zweiten Vorspannabschnitt 40. Wird der zweiten Vorspannabschnitt 40 ausgelenkt, drückt er die Antriebsklinke 24 stärker gegen das Antriebsritzel 30. So bleibt die Antriebsklinke 24 in Eingriff mit der Verzahnung des Antriebsritzels 30. Die Antriebsklinke 24 kann dann unterhalb und/oder oberhalb der Ebene der Achse des Antriebsritzels 30 unter axialer Schwingung dem Antriebsritzel 30 besser folgen.
Wenn zusätzlich zur Antriebsklinke 24 eine Vorspannfeder 36 vorgesehen ist, kann die Vorspannfeder 36 am Gehäusedeckel 16 befestigt werden. Insbesondere ist ein radial inneres Ende der Vorspannfeder 36 am Gehäusedeckel 16 befestigt, wobei die Befestigung mittels eines Bolzens 44. Über eine Spindelmutter (nicht dargestellt) ist der Spindeltrieb 28 mit dem Verstellring 20 verbunden, wobei eine Drehbewegung des Spindeltriebs 28 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umgesetzt wird, und die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine Drehbewegung des Verstellrings 20 umgesetzt wird. Vorzugsweise ist der Verstellring 20 als Rampenring ausgebildet. Die Rampen des Verstellrings 20 sind gleitbeweglich auf Gegenrampen angeordnet, die auf der, der Kupplungsscheibe abgewandten Seite der Anpressplatte 14 ausgebildet sind, insbesondere in die Anpressplatte 14 eingelassen sind. Wird die Kupplungsvorrichtung 10 eingerückt, bewegt sich die Anpressplatte 14 auf die Gegendruckplatte zu. Hierbei gleitet das freie Ende des Eingriffsabschnitts 26 der Antriebsklinke 24 über eine Zahnflanke des Antriebsritzels 30. Liegt ein hinreichender Kupplungsverschleiß vor, muss sich die Anpressplatte 14 weiter auf die Gegendruckplatte zu bewegen, so dass schließlich ein freies Ende zumindest eines Eingriffsabschnitts 26 die auf die Zahnflanke folgende Zahnspitze überspringt. Beim anschließenden Ausrücken der Kupplungsvorrichtung 10 rastet das freie Ende des Eingriffsabschnitts 26 in den der übersprungenen Zahnspitze folgenden Zahngrund ein. Während der Ausrückbewegung treibt die Antriebsklinke 24 das Antriebsritzel 30 in einer ersten Drehrichtung an. Mit dem Antriebsritzel 30 dreht sich der gesamte Spindeltrieb 28, der die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter umsetzt. Durch die translatorisch bewegte Spindelmutter wird der Verstellring 20 gedreht, so dass sich die Rampen des Verstellrings 20 an den in die Anpressplatte 14 eingelassenen Gegenrampen hoch bewegen können. Hierdurch vergrößert sich der Abstand zwischen der hebelelementseitigen Kontaktfläche des Verstellrings 20 und der Anpressplatte 14 so weit, bis der Kupplungsverschleiß, bezogen auf das Hebelelement 18, wegmäßig kompensiert worden ist.
Während der Betätigung der Kupplungsvorrichtung 10 besteht die Möglichkeit, dass die Antriebsklinke 24 das Antriebsritzel 30 der Verschleißnachstelleinrichtung 22 in die falsche Richtung dreht, das heißt entgegen des eigentlich zu kompensierenden Kupplungsverschleißes. Insbesondere kann diese Problematik bei Einrücken der Drehmomentübertragungseinrichtung 12 auftreten, beispielsweise wenn der Eingriffsabschnitt 26 in radialer Richtung R zu stark gegen das Antriebsritzel 30 vorgespannt ist. Daher weist die Verschleißnachstelleinrichtung 22 zumindest eine Sperrklinke 46 auf, die ausgebildet und angeordnet ist das Antriebsritzel 30 gegen eine Rückdrehung, das heißt gegen eine Verdrehung entgegen der ersten Drehrichtung, zu sperren. Wie das Antriebsritzel 30 und die Vorspannfeder 36 ist auch die Sperrklinke 46 vorzugsweise als Blechbauteil, insbesondere als Federblech, ausgebildet. Eine oder mehrere Klinkenzungen der Sperrklinke 46 können zur Verhinderung der Rückdrehung des Antriebsritzels 30 in formschlüssigen Eingriff mit der Zahnstruktur des Antriebsritzels 30 gelangen.
Die Verstärkungskraft FV kann (3) durch ein Klinkenspannelement 48 in den Eingriffsabschnitt 26 eingebracht werden. Das Klinkenspannelement 48 weist in radialer Richtung R ein Bodenstück auf, welches an der Anpressplatte 14 angeordnet ist. Der sich in axialer Richtung A erstreckende Bereich des Klinkenspannelements 48 kontaktiert den Eingriffsabschnitt 26, wodurch eine die Verstärkungskraft F_V in den Eingriffsabschnitt 26 einleitbar ist. Das Klinkenspannelement 48 kann einstückig (4) mit mindestens einer Sperrklinke 46 ausgebildet sein, wobei das Klinkenspannelement 48 und die Sperrklinke 46 ein gemeinsames Bodenstück aufweisen, welches an der Anpressplatte 14 angeordnet ist und mit dieser verbunden sein kann.
Bezugszeichenliste

10: Kupplungsvorrichtung
12: Drehmomentübertragungseinrichtung
14: Anpressplatte
16: Gehäuse
18: Hebelelement
20: Verstellring
22: Verschleißnachstelleinrichtung
24: Antriebsklinke
26: Eingriffsabschnitt
28: Spindeltrieb
30: Antriebsritzel
32: Federabschnitt
34: Spindelhalter
36: Vorspannfeder
38: erster Vorspannabschnitt
40: zweiter Vorspannabschnitt
42: Betätigungsrichtung
44: Bolzen
46: Sperrklinke
48: Klinkenspannelement
A: axiale Richtung
R: radiale Richtung
F_V: Verstärkungskraft
F_N1,2: Normalkraft
F_R1,2: Reibungskraft
F_1,2: Kraft am Antriebsritzel/ am zweiten Vorspannabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009035225 A1 [0002]

Claims

Kupplungsvorrichtung mit zumindest einer in axialer Richtung (A) durch ein Hebelelement (18) ein- und/oder ausrückbaren, im eingerückten Zustand reibschlüssigen Drehmomentübertragungseinrichtung (12) und zumindest einer Verschleißnachstelleinrichtung (22), die zumindest einen drehbaren und durch das Hebelelement (18) zeitweise klemmbaren Verstellring (20), zumindest einen auf den Verstellring (20) wirkenden, drehbar gelagerten Spindeltrieb (28) mit einem Antriebsritzel (30) sowie zumindest eine mit dem Antriebsritzel (30) in Eingriff bringbare Antriebsklinke (24) zur Drehung des Spindeltriebs (28) im Verschleißfall aufweist, wobei die Antriebsklinke (24) einen Federabschnitt (32) aufweist, durch den die Antriebsklinke (24) in axialer Richtung (A) vorgespannt ist, und einen im Wesentlichen rechtwinklig zum Federabschnitt (32) angeordneten Eingriffsabschnitt (26), zum im Wesentlichen formschlüssigen Eingriff am Antriebsritzel (30) aufweist, einer einen ersten Vorspannabschnitt (36) aufweisenden Vorspannfeder (36), wobei der erste Vorspannabschnitt (36) mit dem Federabschnitt (32) zur Vorspannung in axialer Richtung (A) zumindest teilweise in Anlage bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt (26) mit einer zusätzlichen im Wesentlichen senkrecht zu dem Eingriffsabschnitt (26) wirkenden Verstärkungskraft (F_V) beaufschlagbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (36) einen zweiten Vorspannabschnitt (40) aufweist, wobei sich der zweite Vorspannabschnitt (40) zumindest teilweise entlang des Eingriffsabschnitts (26) erstreckt, und mit dem Eingriffsabschnitt (26) in Anlage bringbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorspannabschnitt (40) den Eingriffsabschnitt (26) zumindest teilweise, insbesondere punktförmig und/oder linienförmig, kontaktiert.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein anpressplattenseitig angeordnetes Klinkenspannelement (48) vorgesehen ist, wobei sich das Klinkenspannelement (48) zumindest teilweise entlang des Eingriffsabschnitts (26) erstreckt, und mit dem Eingriffsabschnitt (26) in Anlage bringbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klinkenspannelement (48) den Eingriffsabschnitt (26) zumindest teilweise, insbesondere punktförmig und/oder linienförmig, kontaktiert.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißnachstelleinrichtung (22) zumindest eine Sperrklinke (46) zur Erzeugung der Hemmkraft und zur Sperrung gegen eine Rückdrehung des Spindeltriebs (28) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Klinkenspannelement (48) und die mindestens eine Sperrklinke (46) einstückig ausgebildet sind.
Antriebsstrang mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.